CN210324234U - 超声波指纹模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波指纹模组，包括超声波感应层、背衬部及柔性电路板，所述超声波感应层与所述背衬部层叠，所述柔性电路板包括传输层与电磁防护层，所述传输层包括依次相连的第一区域、弯折区域和第二区域，所述第一区域与所述超声波感应层连接，所述弯折区域包绕所述超声波感应层的侧面与所述背衬部的侧面，所述第二区域与所述背衬部背离所述超声波感应层的一侧连接，所述电磁防护层设于所述第二区域，所述电磁防护层与所述传输层中的地线电连接。本实用新型还公开了一种包括该超声波指纹模组的电子设备。本实用新型的方案能够对超声波指纹模组进行良好的EMI防护。

Description

超声波指纹模组和电子设备

技术领域

本实用新型涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种超声波指纹模组和电子设备。

背景技术

电子设备中的超声波指纹模组在工作时容易产生大量电磁波，不仅可能影响指纹模组自身的识别性能，也会使指纹模组成为辐射干扰源，对周围的其他器件造成电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称EMI)。因此，对超声波指纹模组进行EMI防护十分必要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种超声波指纹模组以及包括该超声波指纹模组的电子设备，能够对超声波指纹模组进行良好的EMI防护。

一种超声波指纹模组，包括超声波感应层、背衬部及柔性电路板，所述超声波感应层与所述背衬部层叠，所述柔性电路板包括传输层与电磁防护层，所述传输层包括依次相连的第一区域、弯折区域和第二区域，所述第一区域与所述超声波感应层连接，所述弯折区域包绕所述超声波感应层的侧面与所述背衬部的侧面，所述第二区域与所述背衬部背离所述超声波感应层的一侧连接，所述电磁防护层设于所述第二区域，所述电磁防护层与所述传输层中的地线电连接。通过将柔性电路板弯折，使柔性电路板中的电磁防护层与超声波感应层层叠，并对该电磁防护层进行接地，从而能利用柔性电路板中的电磁防护层对超声波感应层进行电磁屏蔽，实现整个超声波指纹模组的EMI防护。本超声波指纹模组复用了柔性电路板中的电磁防护层实现EMI防护，无需额外增设屏蔽体，能够简化产品设计、降低产品成本。

背衬部包括弯折相连的第一支撑部与第二支撑部，所述超声波感应层位于所述第一支撑部与所述第二支撑部围成的空间内，所述第二支撑部与所述超声波感应层层叠，所述第二区域与所述第二支撑部背离所述超声波感应层的一侧连接。背衬部可以保护超声波感应层，避免超声波感应层受到挤压而发生变形或性能损耗。

第二支撑部包括基体和凸起，所述基体与所述第一支撑部弯折相连，所述凸起凸设于所述基体的表面并位于所述基体远离所述第一支撑部的一端，所述凸起与所述超声波感应层连接，所述基体与所述超声波感应层之间形成间隙；所述第二区域与所述基体背离所述超声波感应层的一侧连接。间隙内的空气能够很好地反射从超声波感应层发射的超声波，使之与其余超声波信号相遇并共振，从而进一步增加超声波的信号强度。

背衬部包括由疏松多孔材料构成的材料层。多孔材料中的间隙可以容纳空气，可以实现增强超声波信号的作用。

传输层包括基底层和走线层，所述电磁防护层与所述走线层分别设于所述基底层的相对两面，所述走线层位于所述第一区域的部分与所述超声波感应层连接，所述走线层位于所述第二区域的部分与所述背衬部背离所述超声波感应层的一侧连接。走线层中还有地线，可以和电磁防护层进行电连接。此种结构的柔性电路板设计成熟，可以节约研发成本，且便于量产。

传输层包括保护膜，所述保护膜设于所述走线层背离所述基底层的一面且位于所述第二区域。保护膜起到防护走线层的作用。

超声波感应层包括依次层叠的导电层、压电层和薄膜晶体管层，所述第一区域与所述导电层及所述薄膜晶体管层均连接。此种结构的超声波指纹模组设计成熟，可以节约研发成本，且便于量产。

导电层包括弯折相连的导电本体层与连接部，所述导电本体层与所述压电层相层叠，所述连接部位于所述压电层的侧面，所述第一区域与所述连接部相连。导电层的此种结构便于第一区域和导电层进行可靠连接。

一种电子设备，包括主板及超声波指纹模组，所述柔性电路板与所述主板电连接。超声波指纹模组通过柔性电路板与主板进行连接，实现主板对超声波指纹模组的控制。该电子设备能够对超声波指纹模组进行良好的EMI防护。

所述电子设备包括盖板，所述盖板覆盖所述主板与所述超声波指纹模组，所述超声波感应层朝向所述盖板。此种指纹识别方案不需要对盖板开孔，使得盖板的外观完整，甚至还可以实现电子设备的全面屏设计。

附图说明

为更清楚地阐述本实用新型的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

图1是本实用新型实施例的超声波指纹模组的一种横截面结构示意图；

图2是本实用新型实施例的超声波指纹模组的另一种横截面结构示意图；

图3是本实用新型实施例的超声波指纹模组的另一种横截面结构示意图；

图4是本实用新型实施例的超声波指纹模组的另一种横截面结构示意图；

图5是本实用新型实施例的超声波指纹模组的另一种横截面结构示意图；

图6是本实用新型实施例的电子设备的一种正视结构示意图；

图7是图6中的电子设备的A-A剖视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种超声波指纹模组10，用于通过超声波对识别对象的指纹进行扫描，实现指纹采集。超声波指纹模组10实现指纹采集的原理是：利用超声波具有穿透材料、且随材料的不同产生大小不同的反射波(即超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同)的特性，通过确定超声波在遇到指纹嵴(皮肤)与指纹峪(空气)时反射回来的不同声阻抗，就可以区分指纹嵴与峪，从而得到指纹图像。与传统的指纹模组相比，超声波指纹模组10的指纹采集精度高，即使手指表面沾有污垢也不影响超声波采样，甚至还能采集到皮肤表面之下的指纹特征。

如图1所示，超声波指纹模组10包括超声波感应层13、背衬部12及柔性电路板11。

具体的，超声波感应层13与背衬部12层叠。超声波感应层13能够发射超声波和接收经识别对象反射的超声波，并将接收的超声波转换成电信号，以对识别对象进行指纹采集。超声波感应层13与柔性电路板11连接，能够在柔性电路板11的控制信号控制下工作。

背衬部12可以用于承载和保护超声波感应层13，起到结构增强的作用。另外，超声波感应层13会沿着垂直于超声波感应层13的两个方向发射超声波信号，朝向背衬部12的超声波信号可以被背衬部12反射回去，并与其他超声波信号共振，从而起到增强超声波信号的作用。

柔性电路板11包括传输层111与电磁防护层112。传输层111包括依次相连的第一区域111a、弯折区域111b和第二区域111c，三者连为一体。第一区域111a与超声波感应层13连接(例如可通过双面胶如TESE 4972粘接)，弯折区域111b包绕超声波感应层13的侧面与背衬部12的侧面，第二区域111c与背衬部12背离超声波感应层13的一侧连接，即柔性电路板11的第一区域111a与超声波感应层13连接(例如可通过压敏胶粘接)，且柔性电路板11弯折形成弯折区域111b和第二区域111c，与第二区域111c与背衬部12及超声波感应层13层叠。传输层111内设有信号走线，信号走线能够传输信号，该信号中包括用于控制超声波感应层13的控制信号。该信号走线包括用于传输接地信号的地线。

电磁防护层112设于第二区域111c背离背衬部12的表面，电磁防护层112与超声波感应层13至少部分重叠。优选的，电磁防护层112与超声波感应层13完全重叠。电磁防护层112与传输层111中的地线电连接。电磁防护层112具有防止电磁波干扰产生杂讯的作用，电磁防护层112在与传输层111中的地线电连接后，能够成为屏蔽体，将超声波感应层13所产生的干扰电磁波进行屏蔽，实现EMI防护。在其他实施方式中，电磁防护层112也可以设于第二区域111c朝向背衬部12的一面。

由此，本实施例的超声波指纹模组10，通过将柔性电路板11弯折，使柔性电路板11中的电磁防护层112与超声波感应层13层叠，并对该电磁防护层112进行接地，从而能利用柔性电路板11中的电磁防护层112对超声波感应层13进行电磁屏蔽，实现整个超声波指纹模组10的EMI防护。本超声波指纹模组10复用了柔性电路板11中的电磁防护层112实现EMI防护，无需额外增设屏蔽体，能够简化产品设计、降低产品成本。而且，将柔性电路板11弯折后能够对超声波感应层13起到承载作用，从而增强超声波指纹模组10的结构强度。并且，通过设置与超声波感应层13层叠的背衬部12，能够避免异物附着在超声波感应层13，从而避免超声波遇到异物发生反射而影响指纹采集精度。另外，背衬部12能够反射部分超声波信号，该部分超声波信号可与其他超声波信号相遇并共振，从而增加超声波的信号强度，提升指纹采集质量。

如图2所示，在一种实施方式中，背衬部12包括弯折相连的第一支撑部121与第二支撑部122。优选的，第一支撑部121和第二支撑部122相互垂直，第一支撑部121位于超声波感应层13的侧边，超声波感应层13位于第一支撑部121与第二支撑部122围成的空间内，第二支撑部122与超声波感应层13层叠，第二支撑部122与超声波感应层13朝向第二区域111c的一侧连接。优选的，第二支撑部122的支撑面积大于或等于超声波感应层13的面积。设置具有第一支撑部121和第二支撑部122的背衬部12可以保护超声波感应层13，避免超声波感应层13受到挤压而发生变形或性能损耗。优选的，背衬部12的材料可以选用金属材料，金属材料具有一定的机械强度，能够提升整个超声波指纹模组10的结构强度。在其他实施方式中，背衬部12的此种结构不是必须的。

如图3所示，进一步的，第二支撑部122包括基体1221和凸起1222，基体1221与第一支撑部121弯折相连，凸起1222凸设于基体1221的表面并位于基体1221远离第一支撑部121的一端，凸起1222与超声波感应层13连接(例如可以通过压敏胶粘接)。由此，基体1221与超声波感应层13之间形成间隙(间隙内有空气)。优选的，第二支撑部122在远离凸起1222一端可以超出超声波感应层13，使得与第二支撑部122弯折相连的第一支撑部121与超声波感应层13之间也形成间隙。设置间隙的作用在于，间隙内的空气的声阻抗和超声波感应层13的声阻抗差别较大，空气能够更好地反射从超声波感应层13发射出来的超声波，使之与从超声波感应层13发射出来的其余超声波信号相遇并共振，从而进一步增加超声波的信号强度。当然，第二支撑部122的此种结构并非是必需的，背衬部12与超声波感应层13之间也可以没有间隙。

在另一种实施方式中，与上述实施方式不同的是，背衬部12可以是由疏松多孔材料构成的材料层，例如泡棉。由于疏松多孔的材料中可以容纳较多空气，从而可以具有与上述间隙相类似的效果。增加超声波的信号强度。同时，疏松多孔的材料还能够缓冲超声波感应层13受到的力学挤压。其他实施方式中，背衬部可以包括该材料层及承载体，该材料层附着在承载体上，材料层设于超声波感应层13和承载体之间。以下将以超声波指纹模组10具有图3所示的背衬部12为例，继续描述本实施例的方案。应理解，本实施例中超声波指纹模组10中的背衬部12不限于为图3所示的结构。

如图4所示，一种实施方式中，传输层111包括基底层1113和走线层1112，电磁防护层112与走线层1112分别设于基底层1113的相对两面，走线层1112位于第一区域111a的部分与超声波感应层13连接，走线层1112位于第二区域111c的部分与背衬部12背离超声波感应层13的一侧层叠连接。其中，基底层1113是基材。优选的，基底层1113可以为PET膜(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PET膜具有较低的介电常数，不易吸潮。或者，基底层1113可以为PI膜(Polyimide，聚酰亚胺)，PI具有非易燃性，几何尺寸稳定，具有较高的抗扯强度，并且具有承受焊接温度的能力。走线层1112内设有信号走线，用于传输信号。走线层1112可以由压延铜和电解铜，通过曝光、蚀刻等工艺制成。走线层1112具有柔韧性，可以实现柔性电路板11的弯折。走线层1112中设有地线，该地线与电磁防护层112相连接，进而实现电磁屏蔽的作用。进一步的，传输层111还可以包括保护膜1111，保护膜1111设于走线层1112背离基底层1113的一面且位于第二区域111c，可以通过胶粘剂将保护膜1111与走线层1112相黏结。保护膜1111起到保护走线层1112的作用。

相应的，电磁防护层112可以包括导电镀层和黑色不透明保护层，导电镀层设于基底层1113背离走线层1112的一面，黑色不透明保护层设于导电镀层背离走线层1112的一面。导电镀层的材料可以是金属材料或其他导电材料，导电镀层通过与走线层1112中的地线连接从而实现电磁屏蔽的作用。黑色不透明保护层由于其不透明的特点可以遮挡外部光线，防止外部光线对指纹模组内部元件的照射而引起的老化。

如图5所示，在一种实施方式中，超声波感应层13包括依次层叠的导电层131、压电层132和薄膜晶体管层133，第一区域111a与导电层131及薄膜晶体管层133均连接。薄膜晶体管层133位于背衬部12的第二支撑部122背离柔性电路板11的一侧，压电层132位于薄膜晶体管与导电层131之间。压电层132用于实现超声波和电信号的转换，即起到一个换能器的作用，从而发射超声波和接收超声波。优选的，压电层132的材料可以是P(VDF-TrFE)(聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物)，P(VDF-TrFE)是一种新型高分子压电材料，因其链段为全反式构象,使得其具有优异的铁电、压电、热释电性能。

超声波感应层13的工作原理是：手指接近或触碰指纹识别区域时(指纹识别区域为超声波感应层13所在区域)电容值会发生变化，导电层131、薄膜晶体管层133接收柔性电路板11上的驱动芯片发送的电信号(正负正弦波)，该电信号施加在压电层132上，压电层132将电信号转换成超声波发射出去；超声波接触手指后反射到压电层132，压电层132将反射的超声波转换为电信号，由薄膜晶体管层133反馈至该驱动芯片，该驱动芯片对电信号进行处理可以得到指纹图像。

如图5所示，在一种实施方式中，导电层131包括弯折相连的导电本体层1312与连接部1311，导电本体层1312与压电层132相层叠，连接部1311位于压电层132和薄膜晶体管层133的侧边，第一区域111a与连接部1311相连，实现导电层131和柔性电路板11的电连接。优选的，导电层131整体可以呈现倒“Z”字形，使得第一区域111a与导电层131的连接面积较大，从而增强连接强度，实现第一区域111a和导电层131的可靠连接。

如图6所示，本实施例还提供了一种电子设备20，其包括主板及上述的超声波指纹模组10，超声波指纹模组10通过柔性电路板11与主板电连接，由此实现指纹采集与指纹识别。电子设备20具有指纹识别区域20a，指纹识别区域20a布置有超声波指纹模组10，用于提示用户将手指放置到该区域进行指纹采集。本实施例的电子设备20能实现超声波指纹模组10的良好EMI防护。

如图6和图7所示，一种实施方式中，电子设备20还包括盖板21，盖板21覆盖主板与超声波指纹模组10，盖板21例如可以通过胶水与超声波指纹模组10连接。胶水可以选用杨氏模量较大的NCA 3285，以避免造成超声波信号减弱。盖板21可用于供用户进行触控操作，超声波感应层13朝向盖板21，以采集用户的指纹。由此，通过在盖板21之下布置超声波指纹模组10，能够利用超声波指纹识别技术实现Under Glass指纹识别。此种指纹识别方案不需要对盖板21开孔，使得盖板21的外观完整。进一步的，此种指纹识别方案还可以实现电子设备20的全面屏设计。

Claims (10)

1.一种超声波指纹模组，其特征在于，

包括超声波感应层、背衬部及柔性电路板，所述超声波感应层与所述背衬部层叠，所述柔性电路板包括传输层与电磁防护层，所述传输层包括依次相连的第一区域、弯折区域和第二区域，所述第一区域与所述超声波感应层连接，所述弯折区域包绕所述超声波感应层的侧面与所述背衬部的侧面，所述第二区域与所述背衬部背离所述超声波感应层的一侧连接，所述电磁防护层设于所述第二区域，所述电磁防护层与所述传输层中的地线电连接。

2.根据权利要求1所述的指纹模组，其特征在于，

所述背衬部包括弯折相连的第一支撑部与第二支撑部，所述超声波感应层位于所述第一支撑部与所述第二支撑部围成的空间内，所述第二支撑部与所述超声波感应层层叠，所述第二区域与所述第二支撑部背离所述超声波感应层的一侧连接。

3.根据权利要求2所述的超声波指纹模组，其特征在于，

所述第二支撑部包括基体和凸起，所述基体与所述第一支撑部弯折相连，所述凸起凸设于所述基体的表面并位于所述基体远离所述第一支撑部的一端，所述凸起与所述超声波感应层连接，所述基体与所述超声波感应层之间形成间隙；所述第二区域与所述基体背离所述超声波感应层的一侧连接。

4.根据权利要求1所述的超声波指纹模组，其特征在于，

所述背衬部包括由疏松多孔材料构成的材料层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的超声波指纹模组，其特征在于，

所述传输层包括基底层和走线层，所述电磁防护层与所述走线层分别设于所述基底层的相对两面，所述走线层位于所述第一区域的部分与所述超声波感应层连接，所述走线层位于所述第二区域的部分与所述背衬部背离所述超声波感应层的一侧连接，所述走线层中设有所述地线。

6.根据权利要求5所述的超声波指纹模组，其特征在于，

所述传输层包括保护膜，所述保护膜设于所述走线层背离所述基底层的一面且位于所述第二区域。

7.根据权利要求1-4任一项所述的超声波指纹模组，其特征在于，

所述超声波感应层包括依次层叠的导电层、压电层和薄膜晶体管层，所述第一区域与所述导电层及所述薄膜晶体管层均连接。

8.根据权利要求7所述的超声波指纹模组，其特征在于，

所述导电层包括弯折相连的导电本体层与连接部，所述导电本体层与所述压电层相层叠，所述连接部位于所述压电层的侧面，所述第一区域与所述连接部相连。

9.一种电子设备，其特征在于，

包括主板及权利要求1-8任一项所述的超声波指纹模组，所述柔性电路板与所述主板电连接。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，

所述电子设备包括盖板，所述盖板覆盖所述主板与所述超声波指纹模组，所述超声波感应层朝向所述盖板。

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